A Middleware with Comprehensive Quality of Context Support for the Internet of Things Applications

Abstract

Context aware systems are able to adapt their behavior according to the environment in which the user is. They can be integrated into an Internet of Things (IoT) infrastructure, allowing a better perception of the user’s physical environment by collecting context data from sensors embedded in devices known as smart objects. An IoT extension called the Internet of Mobile Things (IoMT) suggests new scenarios in which smart objects and IoT gateways can move autonomously or be moved easily. In a comprehensive view, Quality of Context (QoC) is a term that can express quality requirements of context aware applications. These requirements can be those related to the quality of information provided by the sensors (e.g., accuracy, resolution, age, validity time) or those referring to the quality of the data distribution service (e.g, reliability, delay, delivery time). Some functionalities of context aware applications and/or decision-making processes of these applications and their users depend on the level of quality of context available, which tend to vary over time for various reasons. Reviewing the literature, it is possible to verify that the quality of context support provided by IoT-oriented middleware systems still has limitations in relation to at least four relevant aspects: (i) quality of context provisioning; (ii) quality of context monitoring; (iii) support for heterogeneous device and technology management; (iv) support for reliable data delivery in mobility scenarios. This paper presents two main contributions: (i) a state-of-the-art survey specifically aimed at analyzing the middleware with quality of context support and; (ii) a new middleware with comprehensive quality of context support for Internet of Things Applications. The proposed middleware was evaluated and the results are presented and discussed in this article, which also shows a case study involving the development of a mobile remote patient monitoring application that was developed using the proposed middleware. This case study highlights how middleware components were used to meet the quality of context requirements of the application. In addition, the proposed middleware was compared to other solutions in the literature.

Facilitando a Distribuição Segura de Dados de Contexto em Aplicações de Internet das Coisas Móveis

“…O M-Hub/CDDLé um middleware com recursos para a aquisição, processamento e distribuição de dados de contexto, oferecendo suporte para o desenvolvimento de aplicações de IoT/IoMT [Gomes et al 2017]. O M-Hub (Mobile Hub) atua como gateway móvel para a aquisição dos dados, enquanto o CDDL (Context Data Distribution Layer)é o responsável pela distribuição dos dados com suporte de qualidade de contexto [Manzoor et al 2014].…”

“…A camada de distribuição de dados de contexto (i.e., CDDL) pode ser utilizada de maneira integrada ao M-Hub para transmissão e enriquecimento dos dados coletados. O CDDL utiliza o MQTT 1 como protocolo de comunicação de dados, seja em conexões locais ou remotas [Gomes et al 2017]. A Figura 1 exibe a arquitetura atual do M-Hub/CDDL.…”

“…Através da abstração de diferentes tecnologias, um middleware pode oferecer uma interface mais simples para o programador desenvolver suas soluções. O M-Hub/CDDL [Gomes et al 2017] e uma dessas soluções de middleware, o qual combina um gateway móvel com uma camada de distribuição de dados e visa facilitar o desenvolvimento de aplicações de IoMT [Gomes et al 2017]. Como exemplo de aplicação, considere um paciente que necessita de acompanhamento constante dos sinais vitais, em que os dados são coletados por sensores de dispositivos vestíveis.…”

Uma Arquitetura Distribuída IoT para Gestão de Presença e Encontros de Pessoas em Ambientes Internos

“…Tendo como objetivo facilitar o desenvolvimento de aplicações de IoT, o middleware M-Hub/CDDL reúne conceitos e serviços de um gateway móvel (i.e., o M-Hub), que atua na aquisição de dados com base na descoberta e interação com objetos inteligentes [Talavera et al 2015], e uma camada de distribuição de dados (i.e., o CDDL) [Gomes et al 2017]. O CDDLé responsável por oferecer um meio de comunicação baseado em tópicos que media a comunicação entre aplicações consumidoras e serviços de objetos inteligentes detectados pelo M-Hub.…”

Next Generation Wireless Technologies for Internet of Things

“…An experimental study is carried out, and the results prove that even RSSI obtained at a sub-Nyquist sampling rate can give sufficient peculiarities to separate technologies such as Wi-Fi, Long Term Evolution (LTE), Digital Video Broadcasting-Terrestrial (DVB-T) and Bluetooth. On the contrary, the authors of [ 7 ] present a state-of-the-art survey explicitly intended for examining middlewares with the quality of context support. Furthermore, they propose a middleware of this type, suitable for IoT applications, which combines the use of a mobile gateway with a data distribution service.…”